Виды кабелей и проводов: конструкция, назначение, характеристики и маркировка

Кабельная продукция играет ключевую роль в передаче и распределении электрической энергии, а также в обеспечении работы систем связи и автоматики. Для специалистов в области энергетики и электротехники особенно важно понимать конструктивные особенности, классификацию и область применения кабелей и проводов. В технической литературе и нормативных документах, включая ГОСТ 31996-2012, приводятся строгие требования к их устройству, параметрам и эксплуатации. В данном материале рассматриваются основные виды кабелей и проводов, особенности их устройства, классификация по назначению, а также современные тенденции развития кабельной техники.

Количество и разновидности арматуры, применяемой при устройстве силовых кабельных линий (КЛ), напрямую задаются проектной документацией, где определяются все условия прокладки и требования к надежности. В современной практике монтажные комплекты арматуры стремятся выпускать с максимально высоким уровнем заводской готовности. Это необходимо для снижения влияния человеческого фактора в процессе монтажа и минимизации риска повреждения отдельных элементов конструкции муфт как во время установки, так и в ходе транспортировки.

Главные составляющие кабельной линии можно условно разделить на несколько категорий:

• силовой кабель, основной элемент, обеспечивающий передачу электроэнергии от источника к потребителю;
• соединительные муфты, используемые для сращивания отдельных строительных длин кабеля в единую магистраль;
• концевые муфты (заделки), а также стопорные муфты, которые применяются на значительных участках трассы для предотвращения вытекания или перемещения кабельных масс;
• специальные подпитывающие устройства и системы контроля давления масс — обязательный элемент линий с маслонаполненными кабелями;
• кабельные сооружения: коллекторы, тоннели, каналы, колодцы, а также вертикальные шахты.

Согласно требованиям ПУЭ, начало и окончание кабельной линии определяются по кабельным наконечникам концевых муфт либо заделок. Поскольку кабели выпускаются отдельными строительными отрезками длиной от 200 до 600 м различного сечения (что связано с удобством намотки на катушки и транспортировки), при строительстве КЛ такие отрезки необходимо соединять при помощи соединительных муфт. Основная функция этих муфт заключается в герметизации мест стыковки и в обеспечении целостности экрана. Для предотвращения окисления изоляции на заводе кабели дополнительно оснащаются запаянными концами, исключающими попадание влаги и воздуха при хранении и перевозке.

Для кабелей до 1000 В применяются чугунные или эпоксидные муфты, в то время как для линий 6–10 кВ чаще используют термоусаживаемые, свинцовые (при работе со свинцовой или алюминиевой оболочкой) и эпоксидные соединительные устройства.

Для магистралей напряжением 110–500 кВ сегодня применяют:

• так называемые «сухие» элегазовые конструкции концевых и соединительных муфт, рассчитанные на работу с кабелями, оснащенными встроенными оптическими волокнами. Такие решения исключают использование жидких диэлектриков (за редким исключением, отражённым в проектной документации);
• композитные изоляторы для концевых муфт наружного исполнения с варьируемой длиной пути утечки, зависящей от степени загрязнённости атмосферы в зоне монтажа;
• современную концевую арматуру с возможностью подключения переносных измерительных установок для контроля частичных разрядов (ЧР).

Для КЛ, рассчитанных на напряжение до 35 кВ, используют:

• термоусаживаемую арматуру, выполненную из трекингостойких и негорючих материалов, не распространяющих горение;
• холодную усадку, основу которой составляют заводские эластомерные элементы, что упрощает монтаж без применения открытого огня.

Концевые заделки кабелей (в отличие от соединительных муфт) эксплуатируются в однородной среде — только в воздухе. Для кабелей до 10 кВ применяются трехфазные концевые муфты, а начиная с 35 кВ — однофазные исполнения.

Итак, кабельная арматура предназначена как для соединения отдельных участков кабеля в процессе строительства и ремонта, так и для подключения к оборудованию и распределительным шинам.

При соединении отрезков кабеля применяются соединительные муфты. Для подключения к аппаратуре используют концевые муфты и концевые заделки (рис. 1). Концы кабелей подвергаются операции разделки, включающей поэтапное снятие наружной оболочки, брони, подушки и изоляции до токоведущей жилы со смещением 2–3 см. Жилы соединяются с использованием гильз и различных способов фиксации: опрессовки, пайки или термитной сварки. Затем восстанавливается фазная изоляция, а зона стыка заключена в корпус муфты.

а)

б)

Рис. 1. Кабельные муфты: а – кабельная концевая; б – концевая мачтовая: 1 – наконечник; 2 – манжета концевая; 3 – жильная трубка; 4 – изолятор; 5 – манжета пальцевая; 6 – перчатка; 7 – комплект заземления; 8 – манжета поясная

Для кабелей напряжением до 1 кВ часто используют чугунные муфты (рис. 2). При увеличении класса напряжения применяются более надежные типы: свинцовые, термоусаживаемые и эпоксидные.

Рис. 2. Чугунная соединительная муфта для кабелей напряжением до 1 кВ: 1 – верхняя часть; 2 – подмотка для смоляной ленты; 3 – нижняя часть муфты; 4 – фарфоровая распорка; 5 – крышка; 6 – болт крышки; 7 – стягивающий болт; 8 – провод заземления; 9 – наконечник; 10 – соединительная гильза

Пример соединения кабелей, рассчитанных на напряжение свыше 1 кВ, показан на рис. 3. В этом случае применяются свинцовые муфты, представляющие собой свинцовую трубу, припаиваемую к оболочкам кабеля (рис. 3,а).

Рис. 3,а. Соединительная муфта в свинцовом корпусе для кабелей на напряжение 6, 10 кВ: 1 – бандаж; 2 – заземляющий провод; 3 – корпус муфты; 4 – заливочное отверстие; 5 – изоляция кабеля; 6 – подмотка из бумажных лент; 7 – токопроводящая жила; 8 – соединительная гильза

Для надежного функционирования свинцовые корпуса муфт заземляются посредством специальных проводников. При прокладке в грунте они дополнительно защищаются кожухами из чугуна или стеклопластика, предохраняющими от механических воздействий и коррозии (рис. 3,б).

Рис. 3,б. Соединительная муфта для кабелей напряжением 35 кВ: 1 – экран конуса; 2 – конус; 3 – корпус; 4 – экран корпуса; 5 – место соединения

Внутреннее пространство чугунных и свинцовых муфт традиционно заливается специальной маслобитумной кабельной массой, обеспечивающей высокую степень герметичности и дополнительную изоляцию. В эпоксидных вариантах в качестве заполняющего материала используется компаунд на основе эпоксидной смолы. Для этой цели в корпусе чугунных и эпоксидных муфт предусмотрены заводские заливочные отверстия. В свинцовой конструкции такие отверстия создаются вручную с помощью ножа, после чего выполняется пайка и запайка отверстий, что предотвращает утечку массы.

Эпоксидные муфты отличаются наличием разъемного корпуса, что упрощает процесс монтажа. На рис. 3,в показано соединение кабелей с использованием такой муфты. Для получения надежного электрического контакта между металлическими оболочками кабелей используется гибкий медный проводник 5, который припаивается к броне и защитной оболочке обоих кабелей.

Рис. 3,в. Муфта эпоксидная концевая на напряжения 6 и 10 кВ: 1 – воронка для заливки эпоксидного компаунда; 2 – наконечник для соединения жил; 3 – подмотка из ленты ЛЭТСАР; 4 – изолятор; 5 – крышка; 6 – корпус муфты; 7 – компаунд, обеспечивающий изоляцию и герметизацию; 8 – проволочный бандаж для фиксации заземляющего проводника; 9 – заземляющий провод с наконечником

При работе с кабелями, имеющими пластмассовую изоляцию, применяются другие типы соединительных муфт, что показано на рис. 3,г. Конструкция таких муфт включает самосклеивающиеся изоляционные ленты, полупроводящий и металлический экраны, а также термоусаживаемую трубку в качестве наружного защитного покрытия.

Рис. 3,г. Соединительная муфта для кабелей с пластмассовой изоляцией на напряжение 10 кВ: 1 – соединительная гильза; 2 – адгезионный слой; 3 – изоляция из самосклеивающихся лент; 4 – полупроводящий экран; 5 – металлический экран; 6 – подмотка ПВХ-лентой; 7 – наружный покров (термоусаживаемая трубка)

Еще одним современным решением являются термоусаживаемые муфты. На рис. 3,д представлено соединение кабелей с использованием таких изделий. Основными элементами служат термоусаживаемые трубки, перчатки и манжеты, изготовленные из специальных полимеров. Они надеваются на предварительно обработанные и покрытые герметиком части кабеля, после чего нагреваются горячим воздухом (теплофен) или пламенем паяльной лампы. Под воздействием температуры материал плотно усаживается, создавая надежное уплотнение и изоляцию.

Рис. 3,д. Термоусаживаемая соединительная муфта на напряжения 6 и 10 кВ

Выбор способа прокладки кабельных линий зависит от множества факторов: количества кабелей, конфигурации трассы, агрессивности окружающей среды, допустимых условий эксплуатации, требований надежности и экономической целесообразности.

Прокладка в траншее — наиболее распространенный и экономичный вариант (рис. 4). Для КЛ до 10 кВ глубина траншеи составляет 0,8 м, а для КЛ 35 кВ и выше — около 1,5 м. На дно укладывается слой песка или просеянного грунта, после чего кабели размещаются в один ряд. Между соседними кабелями оставляют зазор d не менее 100 мм. Сверху кабели засыпаются песком и защищаются плитами или кирпичом, либо сигнальной полиэтиленовой лентой.

Рис. 4. Эскиз прокладки кабелей в земляной траншее

Засыпка траншеи выполняется послойно с уплотнением. В одну траншею допускается укладывать не более шести кабелей, так как при большем числе ухудшается теплоотвод, что снижает допустимую токовую нагрузку. Если кабелей больше, они распределяются по отдельным траншеям с интервалом не менее 0,5 м. При пересечении дорог или инженерных сетей кабели дополнительно прокладываются в асбоцементных трубах (см. ГОСТ 1839-80).

Прокладка в блоках используется в стеснённых условиях, например при пересечении железнодорожных путей (рис. 5). Бетонный блок имеет отверстия для размещения кабелей, а через определённые расстояния устраиваются колодцы для соединения и обслуживания. Этот метод дороже траншейного и обладает худшими условиями охлаждения, однако незаменим в городской застройке.

Рис. 5. Эскиз прокладки кабелей в бетонный блок: 1 – бетонный блок; 2 – отверстие; 3 – силовой кабель

При больших объемах (20 и более кабелей), что характерно для электростанций и энергоемких производств, применяют кабельные тоннели, эстакады и галереи (рис. 6). Тоннель представляет собой железобетонное сооружение, где кабели размещаются на кронштейнах. Здесь же допускается прокладка других коммуникаций — например, водопроводных труб.

Рис. 6. Прокладка кабелей в тоннеле (а) и канале (б): 1 – железобетонный тоннель; 2 – кронштейн; 3 – кабель; 4 – водопроводная труба

Галереи и эстакады отличаются от тоннелей тем, что располагаются на поверхности. Они особенно востребованы в местах, где возможно скопление тяжелых газов и агрессивных веществ, либо где почва не позволяет устройство траншей.

На территории подстанций и заводов кабели часто укладываются в железобетонные каналы (рис. 6,б). Съемные верхние блоки упрощают доступ и обслуживание. Для снижения пожарной опасности здесь используют кабели без джутового покрова (см. ГОСТ 16442-80).

При работе с кабелями, имеющими изоляцию из сшитого полиэтилена, применяются все указанные способы прокладки. Трехжильные кабели размещают в одной плоскости на расстоянии, равном диаметру кабеля d, а одножильные укладывают треугольником вплотную, при этом расстояние между пучками составляет 2d (рис. 7).

Рис. 7. Прокладка кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена

Среди большого количества существующих систем систематизации кабельных изделий ключевое место занимает классификация кабелей и проводов по назначению. Такой подход удобен как для проектировщиков, так и для специалистов по эксплуатации, поскольку позволяет сразу учитывать область применения и конструктивные особенности.

• Неизолированные провода – применяются при строительстве воздушных линий (ВЛ). Для изготовления таких проводов используют медь, алюминий, бронзу, а также комбинированные решения, например стальной сердечник, поверх которого накладывается несколько слоев алюминиевой проволоки. Благодаря этому достигается высокая механическая прочность и надежность при эксплуатации в условиях открытой среды.
• Самонесущие изолированные провода (СИП) – предназначены для передачи электроэнергии по изолированным скрученным жгутам, проложенным на опорах. СИП получили широкое распространение в городских и сельских сетях благодаря повышенной безопасности, простоте монтажа и надежной изоляции, соответствующей требованиям ГОСТ Р 52373-2005.
• Силовые кабели – служат для передачи и распределения электрической энергии в сетях различного напряжения. Выпускаются с медными и алюминиевыми токопроводящими жилами. В качестве изоляции применяются пропитанная бумага, поливинилхлоридный (ПВХ) пластикат, полиэтилен (в том числе сшитый – СПЭ/XLPE), а также резина. Диапазон напряжений – от 660 В до 500 кВ. Оболочки выполняются из свинца, алюминия либо современных пластмасс, что соответствует положениям ГОСТ 31996-2012.
• Кабели связи – применяются для передачи информации и сигналов связи. Конструкция включает медные жилы, изоляцию из бумаги или пластмассы и оболочку из свинца, алюминия, стали или комбинированных материалов. По назначению кабели связи делятся на низкочастотные (городские, местные сети) и высокочастотные (магистральные линии дальней связи). В ряде случаев к ним предъявляются повышенные требования по защите от внешних электромагнитных помех.
• Контрольные кабели – обеспечивают питание и контроль работы приборов, автоматизированных систем и электроустановок. Токопроводящие жилы изготавливаются из меди, алюминия либо биметалла алюминий–медь. Число жил варьируется от 4 до 37, сечения – от 0,75 до 10 мм². Изоляция чаще всего выполняется из ПВХ, полиэтилена или резины. Соответствуют ГОСТ 16442-80.
• Кабели управления – используются для дистанционного управления различным оборудованием. В них применяются медные жилы (от 3 до 108), при необходимости отдельные цепи экранируются для снижения наводок. Изоляция – полиэтилен, ПВХ, фторопласт либо резина. Конструкции могут включать броню из стальных проволок, а форма кабеля бывает как круглой, так и плоской. Данные кабели находят применение в промышленной автоматике и энергетике.
• Монтажные провода – применяются для выполнения групповых соединений в различных электрических схемах, в том числе в быту. В основе – медные жилы, нередко покрытые серебром, никелем или оловом для повышения коррозионной стойкости. В качестве изоляции используются ПЭ, ПВХ, фторопласты, а также стекловолокно, лавсановые или капроновые волокна. Конструктивные формы бывают круглыми и ленточными.
• Установочные провода – предназначены для распределения электроэнергии в осветительных и силовых сетях. Выпускаются одно- и многожильными (до 30 жил) и рассчитаны на напряжения до 3 кВ. Жилы выполняются из меди, алюминия и биметаллических сплавов. Изоляция – полиэтилен, ПВХ, резина, асбест, стекловолокно или резиностеклоткань. Сечения проводов составляют от 0,5 до 120 мм².
• Обмоточные провода – применяются при изготовлении обмоток электрических машин, трансформаторов и различных приборов. Материал жил – медь, алюминий либо специальные сплавы сопротивлений (манганин, константан, нитрон). Изоляция – эмаль на основе синтетических лаков, стекловолокно, шелк, пластмассы и бумага. Такие провода регламентируются ГОСТ 21428-75.
• Радиочастотные провода – применяются для передачи высокочастотной энергии между антеннами, радиотехническими и электронными устройствами. Конструкция коаксиальная, жилы – медные. Изоляция из полиэтилена или фторопласта, поверх нее размещается экран и защитная оболочка из ПВХ или полиэтилена.

Кроме перечисленных категорий выпускаются также специализированные виды кабелей: судовые, грузонесущие, геофизические, для электрофильтров, а также бортовые провода и провода зажигания. Каждая из этих категорий имеет свои технические особенности, обусловленные условиями эксплуатации.

Современные тенденции развития кабельной техники направлены на:

• повышение допустимых рабочих температур эксплуатации кабелей;
• микроминиатюризацию конструкций в связи с уменьшением размеров радиоэлектронной аппаратуры;
• широкое внедрение автоматизации процессов производства;
• рациональное использование цветных металлов и внедрение биметаллических решений.

При проектировании и эксплуатации кабельных линий необходимо строго учитывать требования Правил устройства электроустановок (ПУЭ), а также актуальных ГОСТов. В частности:

• в однофазных кабелях с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ/XLPE) до 500 кВ следует тщательно подбирать сечение жил, а также учитывать схемы соединения и заземления экранов;
• конструкция и сечение экрана, способ его заземления должны соответствовать допустимому нагреву в нормальных и аварийных режимах работы, а также обеспечивать термическую стойкость при протекании токов однофазного короткого замыкания. Кроме того, необходимо учитывать требования электробезопасности при обслуживании муфт и коробок транспозиции, проектировать кабельные линии с минимальным числом соединительных узлов.

Буквенные обозначения, используемые при маркировке кабелей, определяются типом брони и защитных покровов. Они сведены в табл. 1. Подробная расшифровка маркировок силовых кабелей приведена в табл. 2.

Таблица 1. Буквенные обозначения в маркировке кабелей

Таблица 2. Маркировка силовых кабелей

Таким образом, кабели и провода представляют собой не просто элементы электрических сетей, а сложные инженерные конструкции, от которых напрямую зависят надежность и безопасность всей энергосистемы. Грамотный выбор кабельной продукции невозможен без учета назначения, конструктивных особенностей, условий эксплуатации и требований действующих нормативов. Современные направления развития отрасли – повышение рабочих температур, внедрение новых изоляционных материалов, автоматизация производства и снижение потребления цветных металлов – определяют будущее кабельной промышленности. Для практикующих специалистов важно не только знать классификацию кабелей, но и строго следовать положениям ПУЭ и ГОСТов при проектировании и эксплуатации кабельных линий.

• Об авторе
• Недавние публикации

Андрей Вольтович

Более 20 лет в проектировании и монтаже электрических сетей, работает на производстве и в строительстве.

Андрей Вольтович недавно публиковал (посмотреть все)

• Теплая керамика: полное руководство по строительству из керамоблоков - 09.09.2025
• Легкие стальные тонкостенные конструкции (ЛСТК): профили, фундаменты, стены и перекрытия - 09.09.2025
• Гидроизоляция строительных конструкций: технологии, материалы и нормы расхода - 21.08.2025